Bạn đã bao giờ tự hỏi làm cách nào mà CSGT có thể biết chính xác tốc độ xe đang chạy?
Súng bắn tốc độ là thiết bị chuyên dụng của Cảnh sát Giao thông (CSGT) được sử dụng phổ biến không chỉ tại Việt Nam mà còn trên rất nhiều nước khác. Thiết bị này giúp CSGT có thể biết được phương tiện đang di chuyển có vượt quá tốc độ cho phép hay không chỉ bằng một lần... bắn!
Đây là thiết bị chuyên dụng của Cảnh sát Giao thông.
Nếu là người thường xuyên di chuyển trên những đoạn đường quốc lộ, chắc hẳn bạn đã từng nhìn thấy súng bắn tốc độ. Có lẽ đây là chiếc súng duy nhất bắn không đau nhưng lại khiến người bị bắn mất tiền. Đã bao giờ bạn tự hỏi chiếc súng bắn tốc độ hoạt động như thế nào để có thể ghi được hình ảnh sắc nét với tốc độ chuẩn xác? Bài viết này sẽ tổng hợp thông tin để giải đáp được câu hỏi trên.
Các loại súng bắn tốc độ
Trước tiên, chúng ta cần hiểu về các loại súng bắn tốc độ và nguyên lý hoạt động của các loại súng radar (Radio Detection and Ranging) và súng laser.
Cho tới tận giữa thập kỷ 70 của thế kỷ trước, CSGT vẫn sử dụng loại súng radar X-Band (tần số 10.535 GHz). Tuy nhiên nó đã bị loại bỏ do dễ bị phát hiện và thay thế bằng K-Band vào năm 1976, thiết bị này hoạt động từ tần số 24.05 - 24.25 GHz. Tới năm 1989, thiết bị mới là Ka-Band chuyển sang hoạt động ở tần số 33.4 và 36.0 GHz. Sau đó, loại súng bắn tốc độ Laser cũng được giới thiệu.
Cho tới tận giữa thập kỷ 70 của thế kỷ trước, CSGT vẫn sử dụng loại súng radar X-Band, sau đó là K-Band vào năm 1976.
Trên thực tế, CSGT sẽ không cần thay đổi súng bắn tốc độ nếu như các nhà sản xuất thiết bị phát hiện máy bắn RD (Radar Detector) không nâng cấp sản phẩm của mình. Cuộc rượt đuổi giữa CSGT với súng bắn tốc độ và các công ty sản phẩm RD giống như cuộc đuổi bắt giữa Tom & Jerry, thậm chí CSGT đã có những thiết bị phát hiện ra xe có gắn RD hay không.
Súng bắn tốc độ radar hoạt động như thế nào?
Súng bắn tốc độ không phải thiết bị quá "thần thánh", nó chỉ đơn giản là một thiết bị thu - phát tín hiệu radio. Nó sẽ làm dao động dòng điện, khiến cho điện áp lúc cao lúc thấp trong một tần số cố định, từ đó sinh ra một năng lượng điện tử. Khi dòng điện dao động, năng lượng đó sẽ phát tán trong không gian dưới dạng sóng điện từ.
Súng radar cầm tay.
Thiết bị phát thường có bộ khuếch đại để tăng năng lượng điện từ và một ăng-ten để phát tán. Trong khi đó thiết bị thu sẽ thu tín hiệu từ ăng-ten và chuyển tín hiệu thành dòng điện.
Các radar sử dụng sóng radio có thể phát hiện và quản lý nhiều đối tượng, chức năng đơn giản nhất là thông báo khoảng cách tới vật thể nhất định. Để làm được điều đó, thiết bị radar phát ra một sóng radio tập trung và sau đó phân tích sự phản hồi. Nếu có một đối tượng chắn đường sóng radio đó, nó sẽ phản hồi lại một số các năng lượng điện từ đó và sóng radio sẽ quay ngược trở lại về thiết bị radar. Sóng radio được truyền trong không khí theo một tốc độ cố định, vì vậy thiết bị radar này có thể tính toán được khoảng cách tới một đối tượng dựa trên thời gian cần thiết để tín hiệu radio đó quay trở lại.
Người ta còn có thể dùng radar để đo tốc độ của một đối tượng dựa trên nguyên lý có tên Doppler shift.
Bên cạnh đo khoảng cách, người ta còn có thể dùng radar để đo tốc độ của một đối tượng dựa trên nguyên lý có tên Doppler shift. Hiểu một cách đơn giản về nguyên lý này là súng radar sẽ gửi tín hiệu viba (microwave) ra, khi tín hiệu gặp xe "bị bắn" sẽ quay ngược trở lại với súng. Nếu xe của bạn di chuyển thì tín hiệu gửi ra và được trả về sẽ giúp súng có thể tính toán theo nguyên lý Doppler shift để biết xe đang chạy ở tốc độ bao nhiêu km/h.
Tương tự như sóng âm, sóng radio sử dụng tần số nhất định và số các dao động tính trong một đơn vị thời gian. Khi cả súng bắn tốc độ và ô tô cùng đứng yên thì tín hiệu nhận về có cùng tần số với tín hiệu gốc. Nhưng khi xe di chuyển, mỗi phần của tín hiệu radio sẽ được phản hồi tại một điểm khác nhau trong không gian, từ đó làm lệch pha bước sóng do thay đổi tần số.
Để tính toán đạt độ chính xác cao, tín hiệu gửi đi phải đủ mạnh để khi gặp xe di chuyển có thể quay ngược trở lại súng bắn tốc độ.
Súng bắn tốc độ được sử dụng tại Việt Nam nhằm đảm bảo an toàn giao thông đa phần là loại tĩnh.
Có hai loại radar: Radar tĩnh và Radar động. Radar tĩnh cần dùng tại vị trí cố định, có thể là trong ô tô hoặc có giá để chân. Những chiếc ô tô lắp đặt loại này thường được đỗ ở ven đường để bắn tốc độ các xe di chuyển trên tuyến. Súng bắn tốc độ được sử dụng tại Việt Nam nhằm đảm bảo an toàn giao thông đa phần là loại tĩnh, có thể chụp hình theo băng K và băng Ka.
Súng di động có thể bắn tốc độ ngay trên một chiếc xe đang di chuyển cùng với xe của bạn.
Loại thứ hai là súng di động, có thể bắn tốc độ ngay trên một chiếc xe đang di chuyển cùng với xe của bạn. Loại này trên các xe tuần tra của CSGT Mỹ đều được trang bị. Cách tính tốc độ của loại này có chút khác là súng di động sẽ kết nối với hệ thống đo tốc độ trên xe tuần tra sau đó so sánh với tốc độ thu được, từ đó đưa ra tính toán về tốc độ của xe bị bắn.
Khoảng cách có thể "bắn" là bao xa?
Khoảng cách mà súng có thể đo được tốc độ của xe di chuyển phụ thuộc vào sóng viba mạnh hay yếu. Tuy nhiên do phục vụ trong việc tuần tra kiểm soát giao thông đơn thuần nên súng bắn tốc độ thường hoạt động yếu hơn nhiều so với hệ thốn radar quân sự, do súng càng mạnh thì giá tiền càng lớn.
Khoảng cách mà súng có thể đo được tốc độ của xe di chuyển phụ thuộc vào sóng viba mạnh hay yếu.
Nhìn chung khó có thể nói chính xác khoảng cách bắn của súng radar là bao xa, tuy nhiên ta có thể hiểu nó phụ thuộc vào một số yếu tố: Độ mạnh của sóng viba và hệ số phản hồi của xe bị bắn. Hệ số phản hồi phụ thuộc vào hình dáng và kích thước của chiếc xe nên nếu chiếc xe bị bắn có kích thước nhỏ thì hệ số phản hồi nhỏ, khi đó khoảng cách để súng có thể bắn tốc độ và nhận được phản hồi giảm xuống.
Đó cũng là lý do súng bắn tốc độ đôi khi có thể đo được tốc độ của những chiếc xe container cách xa 1km nhưng lại không thể bắn được tốc độ của xe du lịch cách đó 500m.
Súng laser (Lidar Gun - Light Detection And Ranging)
Súng bắn tốc độ laser.
Súng laser đo tốc độ dựa trên thời gian phản hồi của ánh sáng thay vì nguyên lý thay đổi Doppler shift. Nó tự động tính toán được khoảng thời gian để ánh sáng chạm tới xe đang di chuyển và sau đó quay ngược trở lại. Ánh sáng từ súng bắn tốc độ laser di chuyển nhanh hơn nhiều so với âm thanh (khoảng 30cm một nano-giây).
Súng laser đo tốc độ dựa trên thời gian phản hồi của ánh sáng thay vì nguyên lý thay đổi Doppler shift.
Khi tiến hành bắn, súng sẽ phóng ra một chún rất ngắn tia laser đỏ và đợi phản hồi lại từ chiếc xe. Dựa vào số nano-giây cần thiết để tia laser đi và về, sau đó chia con số tìm được cho 2, máy sẽ biết khoảng cách từ nó tới chiếc xe. Nếu khẩu súng đo thực hiện động tác trên trong 1000 lần/giây thì nó có thể tính ra được khoảng cách giữa mỗi lần đo và sau đó tính ra được tốc độ của chiếc xe. Bằng cách thực hiện vài trăm lượt đo trong khoảng 1/3 giây, độ chính xác sẽ rất cao.
Súng laser có thể bắn xuyên qua kính lái của xe tuần tra.
Ưu điểm của súng laser là kích thước của hình chóp tạo ra do ánh sáng của khấu súng rất nhỏ, điều đó cho phép khẩu súng ngắm thẳng vào một chiếc xe cụ thể. Khẩu súng laser này cũng rất chính xác. Nhược điểm của súng là CSGT sẽ phải cầm và nhắm bắn thay vì đặt nó tại một vị trí cố định, giống như súng radar.
Tỉ lệ bắn chính xác có phải là 100%?
Mỗi thiết bị bắn tốc độ điều được kiểm định độ chính xác và dán tem kiểm định bởi cơ quan chức năng, tuy nhiên súng bắn và người vận hành đều có thể mắc sai lầm khi thực hiện. Khi gặp tình trạng tầm bắn bị chắn bởi vật cản, nhiễu RFI, lỗi cosin hoặc nhiễu thiết bị đều có thể dẫn tới việc báo cáo tốc độ sai.
Dù sao con số sai sót vẫn ở mức có thể chấp nhận được cho một thiết bị được sử dụng để đảm bảo an toàn giao thông. Một số máy bắn hiện đại thời nay còn có thêm tính năng Same Lane giúp định vị cùng một đối tượng trên đường và Fastest Speed giúp tìm xe di chuyển với tốc độ nhanh nhất so với những xe khác đi cùng nó.